气相白炭黑项目废气、废水的综合利用

赵福玲 ，朱晓红 ，杨朝阳 ，刘 曦

(1.焦作煤业(集团)合晶科技有限责任公司，河南焦作 454000;2.焦作市环境监测站，河南焦作 454000)

多晶硅企业遍地开花之后，国家出台各相关政策以避免该行业的高能耗、高污染。目前多晶硅项目普遍采用改良西门子法，配以氢化项目，使生产系统能闭路循环。我公司在此基础上，再配以气相白炭黑项目，用以消耗部分四氯化硅，使整个生产循环更加充分、合理(流程见图1)。

图1 多晶硅项目流程图

气相白炭黑(即气相二氧化硅)，是一种白色、无毒、无味、无定形的纳米级无机精细化工产品，原生粒径在7～40 nm、比表面积在70～400 m2/g之间［1］，具有粒径小、比表面积大、表面活性高的特性，在胶黏剂、橡胶、涂料、油墨等领域广泛应用，具有较好的市场前景。此技术长期以来被国外所垄断，在国内也仅有少数几家在生产。

1 白炭黑项目废气、废液的综合利用

我公司气相白炭黑生产工艺是四氯化硅在氢氧焰中高温水解，生成纳米级气相二氧化硅［2－4］。生产过程分为原料处理、产品合成、产品分离、尾气吸收四个工序。

在生产过程中，废气来源有盐酸生产尾气、四氯化硅高位槽排空废气、盐酸储罐尾气以及物料输送及包装尾气;废水来源有地面冲洗及化验室废水、洗涤酸废水、四氯化硅高位槽排空废气淋洗水以及生活污水。为妥善处理其中的废气、废水，工艺叙述如下(流程图见下页图2):

①将盐酸生产尾气通入碱洗塔喷淋。采用烧碱溶液进行喷淋，可得到次氯酸钠溶液(浓度可高达10%)，作为该项目的副产品外售。②四氯化硅高位槽排空尾气通入淋洗塔进行喷淋，同时将淋洗水直接送三级吸收塔替代部分一次水使用，不仅可以节约一次水用量，同时也避免了对淋洗水的处理和资金投入。③地面冲洗及化验室废水替代部分一次水，经离心分离后送四氯化硅高位槽排空尾气淋洗塔用作淋洗水。④盐酸储罐尾气采用负压收集和水吸收处理方法，吸收后的稀酸溶液补充到浓酸罐进行循环吸收氯化氢，即得到洗涤酸废水。洗涤酸废水中含有少量的二氧化硅，通过对工艺的改进，减少了其中二氧化硅的含量，从而得到酸质透明的盐酸，品质满足化工行业《副产盐酸》(HG/T3783－2005)标准要求，可直接外售，获取良好的经济效益，同时避免了对洗涤酸废水的中和处理，减少了工程投资。

2 实施效果

①废气处理按照上述方案实施后，经环境监测，废气中的氯化氢、氯气的排放浓度均低于《大气污染物综合排放标准》，从而证明上述方案确实可行，且对环境影响很小。

②副产品次氯酸钠品质良好，其中游离氯含量能达到9%，按照2 000 t/a的白炭黑生产能力，每年可得将近2 700 t的次氯酸钠。

③副产品盐酸能达到26%以上，通常销售给净水剂厂家等，每年可得将近18 000 t的盐酸。

图2 气相白炭黑废气、废液工艺流程

3 总结

综上所述，气相白炭黑项目作为多晶硅项目的配套环保设施，以多晶硅项目生产过程中副产的高纯四氯化硅为原料，变废为宝，延伸了企业产品生产链，体现了循环经济的发展理念。将废气、废水进行综合利用，最大限度地利用了能源与生产设备，更有利于系统的节能降耗，发挥装置最大的经济效益。在获取副产品的同时，减少了“三废”的产生，实现了工业废水系统的闭路循环，为企业赢得良好的环境效益和社会效益。

［1］段先健，吴利民.气相法白炭黑在硅橡胶中的应用［J］.有机硅氟资讯，2005，(7):39－41.

［2］范正平，刘 敏.我国白炭黑工业的现状与发展［J］.中国橡胶，2008，24(19):4－9.

［3］李 株.气相法白炭黑的应用［J］.化工新型材料，2001，29(7):21－23.

［4］李炳炎.白炭黑生产应用现状和趋势［J］.无机盐工业，2000，32(6):26－28.